[发明专利]自卸式相似模拟试验试件加工模具及其操作方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种试件加工模具，尤其涉及一种自卸式相似模拟试验试件加工模具。

背景技术

随着岩土工程学科的不断发展，人们所面对的工程问题也变得愈加复杂，在研究和解决这些问题的过程中，相似模拟试验的方法被广大岩土工程工作者们广泛使用，而相似模拟材料试件的制作及测试是相似模拟试验中重要的一环，试件的加工制作效率和质量，将直接影响整个相似模拟试验的效率乃至成败。因此，探索研究出一种可高效制作加工满足试验要求的件的模具及其使用方法是十分必要的。

在进行相似模拟试验材料强度测试的研究时，应用传统的试件加工模具在技术上往往存在以下问题：（1）直接用普通圆柱形钢管制作圆柱形试件效率较低，试件制作周期长；（2）不同试件之间公差较大，且制作时容易存在缺陷，导致测得的力学指标误差较大，不满足试验要求；（3）当试件强度较低时，在拆模时容易造成试件的损坏，试件质量合格率较低。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有试件加工模具技术上的不足，提供一种自卸式试件加工模具，该模具能有效解决试件制作周期长、误差大、易损坏的难题。

本发明的构造为：由缸体、基座、约束套管、顶部垫片、底部垫片以及承压钢柱组成，其特征在于所述基座上设有一条滑动槽轨；所述缸体放置在所述基座上，使所述槽轨滑块卡在所述滑动槽轨中；所述顶部垫片和底部垫片分别放置在缸体内部的顶面和底面，使所述缸体、顶部垫片、底部垫片组合在一起，在缸体内部形成一个柱形空腔，所述承压钢柱放在顶部垫片上；所述缸体外部套有约束套管，约束套管内壁轮廓为圆台形，可与缸体的外侧面紧密贴合。

为实现模具的自拆卸功能，所述缸体为可从中间沿轴向分开的圆台形缸体，缸体上部开口内侧边缘有倒角处理，下部边缘设有槽轨滑块，外侧刻有一行齿轨；所述顶部垫片和底部垫片为在垫片壳体中设有两根弹簧，弹簧端部连接有弹瓣，其中顶部垫片的弹瓣下边缘有倒角处理；所述约束套管上设有通过转轴连接的旋转把手和齿轮，当约束套管套在所述缸体上时，所述齿轮可与缸体外侧齿轨相咬合，由于缸体的外轮廓和约束套管的内壁轮廓都为圆台形，因而可以通过转动旋转把手来实现约束套管的上下移动，进而控制缸体的开合。

为了实现顶部垫片能快捷的直接放入缸体，缸体的顶部垫片的弹瓣下边缘经倒角处理。

本发明自卸式相似模拟试验试件加工模具的组装和使用方法为：

组装时，首先将处于分开状态的缸体合并在一起，放在基座上，使缸体的槽轨滑块卡在基座的滑动槽轨中；然后将底部垫片置于缸体底部，再将约束套管从缸体上方套入缸体外部，使套管的齿轮和缸体的齿轨相咬合，并旋动套管上的旋转把手，使约束套管向下移动，此时缸体被约束套管约束挤紧，合并在一起，底部垫片的弹瓣回缩至垫片壳体中，弹簧被压缩。

填筑试件材料时，首先向缸体中填筑相似模拟试验材料，并分层捣实，直至填筑至试验要求的高度；材料填筑完毕后放入顶部垫片，在放入过程中，顶部垫片的弹簧也被压缩，顶部弹瓣回缩至垫片壳体内；然后在顶部垫片上放置承压钢柱，至此，模具组装填筑完毕。

压制试件时，首先将组装和填筑完毕的模具放置于电液伺服液压试验机上，对材料进行压实处理，加载至试验要求的压实荷载后继续静压5分钟。

试件拆模时，首先取出承压钢柱，旋动约束套管上的旋转把手，使约束套管向上移动，由于缸体为圆台形，约束套管内壁轮廓线也为圆台形，因此，随着套管的向上移动，套管对缸体的约束将逐渐解除；置于缸体内部的垫片中的弹瓣在弹簧的推力下弹开，同时弹瓣推动缸体向左右自动分开，而缸体的左右移动会促使齿轨和约束套管上的齿轮的继续咬合，从而实现约束套管的可连续的上下移动，最终约束套管被取出，缸体完全分开为两部分，拿掉顶部垫片，取出试件，晾干备用。

本发明自卸式相似模拟试验试件加工模具的优点是：

（1）模具的圆台形缸体，基座和约束套管都是由整块钢材料车削而成，尺寸精度高，所制成的试件公差小，可大大减少试件在制作过程中产生的缺陷；

（2）模具具有的自拆卸功能可大大提高试件的制作加工效率，减少试件在拆卸的过程中试件的损坏，提高加工试件的合格率；

（3）模具结构简单，易于操作，试件成型效果好，成型速度快。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的模具内部结构示意图（约束套管被剖开）。

图3为本发明的顶部垫片结构示意图。

图4为本发明的底部垫片结构示意图。

图5为本发明的缸体结构示意图。